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六、隧道窑工艺介绍

    隧道窑罐装法生产直接还原铁(海绵铁)是瑞典人在1911年首先用于工业生产直接还原铁(海绵铁)的方法,经过多年的技术发展,已经是一种有效的生产直接还原铁(海绵铁)的方法。一九九二年我公司在此基础上进行了大量的技术改进和创新,研制开发了新型的隧道窑直接还原铁(海绵铁)生产法。开创了在我国使用隧道窑生产海绵铁的新纪元,在此后经过不断的改进和完善,形成了无论从投资规模的大与小、无论自动化程度的高与低的系列海绵铁生产工艺,它能满足各种环境、各个区域、各种投资人群的要求,我公司所研制开发的各种工艺无论从投资比例还是投资效益、无论从产品成本还是对原料要求、无论从产品质量还是工艺的成熟性、设备运行的可靠性、稳定性,无论从节能还是环保在我国都是唯一可信赖的、也是遥遥领先的。它是将精矿粉、煤粉、石灰石粉,按照一定的比例和装料方法,分别装入还原罐中,然后把罐放在罐车上,推入条形隧道窑中或把罐直接放到环形轮窑中,料罐经预热1150℃加热焙烧和冷却之后,使精矿粉还原,得到直接还原铁(海绵铁)的方法。
    使用隧道窑直接还原铁(海绵铁)生产工艺已有几十条生产线建成投产。当精矿粉含铁67%以上时,此法生产的直接还原铁(海绵铁)实物分析结果是:C≥0.04%, S<0.01%, P<0.02%, SiO2<3%, MFe≥86%, TFe≥92% M≥94%。

1.隧道窑生产工艺的特点:
(1)原料、还原剂、燃料容易解决

   此方法所用的原料是精矿粉或品位≥60%的赤铁矿或褐铁矿,这远比富铁块矿好解决,同时,生产中不需要把精矿粉先变成氧化球团,生产费用也低,而且生产中不添加任何粘结剂,这样避免了原料的污染;还原剂是普通无烟煤粉或焦碳末,煤中灰分熔点也不要求很高;供热的燃料是普通动力煤或煤粉,有多余高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气、混和煤气、石油气的地方也可用这些气体做热源,还可使用发生炉煤气或重油作为热源,使用范围十分广阔。
   当前我们把优质、磨细、高品位的铁精矿供给高炉冶炼使用,不但不能充分发挥这种精矿自身的优点,而且还会带来不利影响,技术经济上并不合算。
(2)生产工艺容易掌握,生产过程容易控制
    隧道窑工艺采用煤、煤气、重油或煤粉的加热方式,燃烧孔设在沿隧道长度方向的两面侧墙上或炉顶上,根据炉温的加热曲线调整燃量或燃气量,使炉内温度稳定地控制在一定的范围内。正常反应的炉顶温度为950~1180℃。对于条形隧道窑车上的焙烧罐连续地从窑头装入窑内,经过预热段、还原段、保温缓冷段后,完成还原过程,进入卸料工序;对于环行窑,窑内的焙烧罐在加热煤粉喷嘴的交变作用下,经过预热阶段,还原阶段和保温缓冷阶段之后,完成还原过程,精矿粉和煤粉的比例和装罐方法很容易掌握,焙烧温度和焙烧时间也不难实现, 因此隧道窑工艺容易掌握,过程容易控制。
(3)设备运行稳定,产品质量均匀
   隧道窑直接还原铁(海绵铁)工艺的工序环节少,设备简单,条形隧道窑的特殊结构保证了运行可靠;隧道窑本身在上述焙烧温度下寿命很长,几乎没有故障可出。因为每个料罐都在同样的气氛下,经过同样时间的预热、焙烧还原、保温缓冷的过程,在一定容积的焙烧罐内,精矿粉和煤粉按照一定的比例和装料方法装入焙烧罐后,在一定的焙烧温度和焙烧时间的条件下,必然能得到一定金属化率的产品。产品质量必然是均匀的,生产实践已证实了这一点。
(4)固定资产投资少
   年产2~10万吨的隧道窑直接还原铁(海绵铁)的吨铁投资仅为300~400元,比单纯建小高炉一个工序的投资还便宜,规模加大投资会更少。
(5)生产成本低
    用隧道窑工艺在靠近精矿粉产地的地方建直接还原铁(海绵铁)厂,每吨直接还原铁(海绵铁)的成本在1600~2000元之间,成本差距巨大,市场竞争力无法对比。
(6)工厂的规划灵活
    隧道窑直接还原铁(海绵铁)工艺两条或叁条隧道窑为一组,每组生产直接还原铁(海绵铁)2~15万吨,一个工厂可同时建一组或多组,当资金暂时紧张时,还可建年产1万吨的一条隧道窑,投资为400万元左右,规模灵活。吨铁投资和成本不因规模变化而有悬殊变化。
(7)具有更广泛的应用潜力
    用含铁67%以上的精矿粉生产的直接还原铁(海绵铁),可做为电炉炼钢的原料;用含铁71.5%以上的精矿粉生产的直接还原铁(海绵铁),可用于粉末冶金。
(8) 没有污染
   由于精矿粉在隧道窑中,焙烧还原游离铁的过程是一种高温下的化学变化,还原反应物主要是CO2和金属铁,没有水污染和噪声污染,只有燃煤时产生的粉尘,并经过窑内沉降,经烟囱排出,不污染环境。
(9)冷压块
    由于采用了本公司的专利生产直接还原铁(海绵铁)压块,可根据用户需要自由配碳,并压制成各种形状、重量的冷压块。能满足不同用户的不同要求,从而扩大了市场的供应范围。
(10)设备简单
   隧道窑工艺一般只由还原炉、台车、过渡车、顶车机、测温仪表、烟囱等简单易操作设备组成。
(11)上马快,建设周期短
    一条年产2万吨直接还原铁(海绵铁)生产线建设周期仅为2个月。一条年产5万吨直接还原铁(海绵铁)生产线建设周期仅为3个月。一条年产10万吨直接还原铁(海绵铁)生产线建设周期仅为4个月。
从上面的数据和分析可以看出,隧道窑直接还原铁(海绵铁)生产工艺在投资少、成本低、运行稳定方面更为突出,因此,应在有精矿粉的地方大力发展隧道窑直接还原铁(海绵铁)。
2.生产工艺:
    焦粉或煤粉+精矿粉+石灰石粉-装罐-入炉焙烧—冷却—成品检验—入库。精矿粉、焦粉或煤粉,石灰粉按一定比例装罐,人工码放在台车上,由推进器推入炉内,经预热、加热并保温一定时间后出炉,空冷后卸罐,成品经检验合格后入库。

3.主要设备:
   (1)隧道窑  (2)台车  (3)推进器  (4)烟囱  (5)仪表
4.辅助工程:
   一条年产2万吨直接还原铁(海绵铁)生产线占地长120m,宽24m。
车间采用简易罩棚,不设天车,长120m,宽24m,建筑面积2880m,2条线年产5万吨,占地长150m,宽36m。
5.电力:
   年产2万吨直接还原铁(海绵铁)生产线装机容量为120kw•A,主要用于驱动推进器和车间照明,5万吨生产线总装机容量为250kw•A。
6.供水:
  本工程生产不用水,只考虑生活用水,用量很小。
7.投资估算
   年产2万吨直接还原铁(海绵铁)生产线建设投资600万元,不考虑土地与电力增容(根据当地原材料价格不同,价格可实际调整)。
8.经济评价和成本估算
   职工定员:一条隧道窑生产线总用工人数70人(包括所有工人及行管人员)。
   成本估算:按一般价格估算,每吨直接还原铁(海绵铁)的成本为1600~2000元/吨。
   成本因不同地区原材料价格差异而不同,应根据当地的实际价格调整。
经济效益分析:
   年产2万吨直接还原铁(海绵铁),建设期2个月,达产期1个月,产品售价按3000元/吨计算。
   20000吨×3000元/吨,年产值6000万元。税率6%,税360万元。
   年利润:1500~2000万元。
   按此计算一年即收回全部投资。
   如以实际达产日计算,正常情况下,几个月即可收回全部投资,经济效益非常突出。
   如按年产5万吨计算,建设期3个月,达产期1个月,产品售价按3000元/吨计算。
   产值15000万元,税率6%,税金900万元。
   年利润:3000~4000万元
   按此计算:半年即可收回全部投资。
9.说明:
   隧道窑—固体碳还原法,如内配碳还原剂中添加催化剂可使生产率成倍增长,还原时间大大缩小,该技术为我公司专利技术。
 
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